МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ДАТ СТІЙКИХ ПЕРЕХОДІВ ТЕМПЕРАТУРИ ПОВІТРЯ ЧЕРЕЗ ФІКСОВАНІ ЗНАЧЕННЯ ТА ТЕНДЕНЦІЇ ЇХ ЗМІН В УМОВАХ СУЧАСНОГО КЛІМАТУ : МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАТ устойчивого перехода температуры воздуха через фиксированные значения И ТЕНДЕНЦИИ ИХ ИЗМЕНЕНИЙ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОГО КЛИМАТА

Краткое содержание

У Вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі дослідження, вказані основні методи дослідження, наукова новизна і практичне значення. Також відмічено особистий внесок здобувача і наведено список наукових семінарів і конференцій, де було апробовано отримані під час виконання дисертаційної роботи результати.

У першому розділі за літературними джерелами докладно розглянуто і проаналізовано сучасний стан проблеми дослідження особливостей періодів (їх початку, закінчення та тривалості) з температурою повітря вище 0, 5, 10 ^оС в Україні.

В першу чергу розглянуто сучасні підходи до визначення основного поняття кліматології – поняття клімату. Проведення такого розгляду є необхідним з точки зору подальшого використання сучасного трактування цього поняття для обґрунтування власного методу визначення дат стійких переходів температури повітря через фіксовані значення. Відмічено вклад вітчизняних кліматологів у розвиток кліматологічної науки, у вивчення кліматичних умов нашої країни, їх змін внаслідок сучасних глобальних кліматичних змін.

Звернено увагу, що дати стійких переходів температури через 0, 5, 10 ^оС та тривалість відповідних періодів у дисертації розглядаються як кліматологічні показники, які характеризують термічний режим досліджуваної території. Тому в загальних рисах розглянуто також особливості формування термічного режиму в Україні, загальні тенденції його сучасних змін внаслідок глобального потепління.

Розглянуто і докладно проаналізовано сучасний стан досліджень особливостей теплого (з температурою вище 0 ^оС) і вегетаційних (з температурою вище 5 і 10 ^оС) періодів на території України. Для раціонального проведення аналізу виділено три основні напрями досліджень зазначеної тематики.

У першому напрямі – розробці методів визначення дат стійких переходів – відмічено вклад вчених кліматологів і агрометеорологів колишнього СРСР Д.А.Педя, О.В.Федорова, Г.З.Венцкевич, І.А.Гольцберг, А.А.Шепелевського, О.М.Поповської. Ними було запропоновано різні методи обчислення дат стійких переходів, які використовуються у сучасній кліматологічній та агрометеорологічній практиці. Наголошено, що незважаючи на це, роботи по відшуканню найбільш адекватного методу визначення стійких переходів не припиняються, оскільки всі відомі методи дають різні результати. Інколи різниця у датах „стійких” переходів, обчислених різними методами, може досягати місяця і більше.

Серед більш сучасних результатів в цьому напрямі відмічено роботи Л.П.Наумової і І.Sladekа, метод якого повністю автоматизує метод Д.А.Педя. Зазначено, що саме цей метод найбільш часто використовується у наукових дослідженнях, пов’язаних із виявленням регулярних змін у рядах зазначених показників.

Вказано, що другий напрям досліджень – визначення статистичних характеристик полів тривалості певних періодів і їх часових меж в Україні (без приділення уваги можливим трендам внаслідок зміни клімату) – є найбільш детально і ґрунтовно розробленим. Завдяки роботам вчених УкрНДГМІ та Київського університету імені Тараса Шевченка (кафедра метеорології і кліматології) І.Є.Бучинського, В.М.Бабіченко, Н.М.Гавриленко, В.І.Ромушкевич, С.Ф.Рудішиної, З.С.Бондаренко, А.Я.Короткової, М.І.Щербаня, Л.М.Гущиної, А.М.Фрідмана, В.І.Конторщикова, Н.І.Михайлової та ін. статистичні характеристики полів дат стійких переходів середньої добової температури через різні порогові значення і тривалості відповідних періодів в Україні були досліджені дуже детально. Було запропоновано методи прогнозування дат стійких переходів температури повітря через фіксовані значення.

Також зазначено, що значний вклад у дослідженні особливостей періодів з певною температурою (важливих для вирощування сільськогосподарських культур) внесли вітчизняні агрометеорологи. Відмічено роботи А.М.Польового (Одеський екологічний університет), В.П.Дмитренка (УкрНДГМІ), В.С.Антоненка (Київський національний університет культури).

Третій напрям досліджень – виявлення і прогнозування тенденцій систематичних змін зазначених кліматологічних показників на території України внаслідок глобального потепління. Вказано, що дослідженням систематичних змін займаються вчені УкрНДГМІ, Українського Гідрометцентру В.М.Бабіченко, В.П.Дмитренко, Т.І.Адаменко, М.Б.Барабаш, Ж.Л.Ємельянова, О.Г.Татарчук, М.І.Кульбіда та ін. Відмічено, що аналогічні задачі активно вивчаються як у ближньому, так і у дальньому зарубіжжі, що свідчить про їх важливість та актуальність. Як приклад, відмічено роботи В.М.Мірвіса та А.А.Мініна в Росії, В.Ф.Логінова в Білорусі.

Докладний огляд і аналіз літературних джерел по кожному із напрямів свідчить про існування деяких невирішених аспектів поряд із значними результатами і досягненнями. Зазначено, що оскільки на сучасному етапі найбільш актуальними є дослідження регулярних змін кліматологічних показників внаслідок глобального потепління, то для виявлення їх вікової динаміки необхідно, по-перше, розробити новий або удосконалити відомі методи визначення стійких переходів з метою їх найкращої адаптації для досліджень кліматичних змін. По-друге, на основі достатньо довгих часових рядів даних про середню добову температуру на реперних метеорологічних станціях, що покривають територію України, отримати вікові ряди дат переходів через 0, 5, 10 ^оС та тривалості відповідних періодів. Після чого необхідно провести ґрунтовний статистичний аналіз цих рядів з метою отримання достатньо вичерпних висновків щодо змін, які вже відбулися. По-третє, на основі сучасних статистичних методів отримати фізично обґрунтовану інформацію відносно тенденцій можливих майбутніх змін досліджуваних кліматологічних характеристик.

У другому розділі запропоновано новий підхід до вирішення задачі визначення стійких переходів температури повітря через фіксовані значення, в рамках якого розроблено новий метод визначення дат стійких переходів. Обґрунтовано оптимальність методу для дослідження вікових регулярних (систематичних) змін кліматологічних показників.

Спочатку сформульовано загальну постановку задачі стосовно визначення дати стійкого переходу температури повітря через задане порогове значення. Здійснено її аналіз, на основі якого виділено основні проблемні місця, що зустрічаються на шляху розв’язання задачі. З проведеного аналізу зроблено висновок, що основним, фундаментальним поняттям, яке необхідно детально роз’яснити при вирішенні загальної постановки задачі є поняття стійкості дати переходу. Тобто, спочатку необхідно роз’яснити, що слід розуміти під стійкістю переходу, про стійкість відносно чого йде мова. Детальне роз’яснення поняття стійкості має служити методологічною основою введення будь-якого методу визначення стійкого переходу температури повітря. Жоден із існуючих методів не дає чіткого трактування цього поняття. Тобто, у всіх відомих методах дається лише алгоритм обчислення дат стійких переходів, не пояснюючи в чому суть цього поняття.

Проаналізувавши, як поняття стійкості трактується у різних галузях науки, запропоновано оригінальне трактування стійкості дати температурного переходу, яке є чітким і зрозумілим з точки зору кліматології. Для максимально коректного врахування температурної мінливості на різних часових масштабах запропоновано розділити поняття стійкості на дві частини. У першому випадку можна говорити про стійкість дати у межах окремого року, у другому – в межах деякого проміжку часу тривалістю в декілька десятиліть. Зазначено, що введення такого розділення поняття стійкості можна вважати виправданим, оскільки в різних кліматологічних задачах необхідно максимально коректно враховувати значну мінливість температури як протягом окремого року, так і з року в рік.

Таким чином, зазначено, що у першому випадку (тобто, при дослідженні особливостей температурного режиму певних окремих років)

стійкість дати переходу повинна розглядатися відносно малих випадкових флуктуацій температури в межах одного річного циклу (у вибраному річному ході).

Тобто, якщо в часовому ході температури (в окремому річному ході) в силу тих чи інших причин виникатимуть малі флуктуації, то це не повинно вплинути суттєво на обчислювану дату переходу (малій дії повинна відповідати мала реакція на дію).

У другому випадку (при дослідженні особливостей температурного режиму притаманних певному кліматичному періоду)

стійкість дати переходу повинна розглядатися відносно випадкових флуктуацій температури у річних циклах в межах декількох десятиліть (у кліматичному періоді).

Тобто, якщо в часовому ході температури (у річних циклах протягом якогось періоду) в силу тих чи інших причин виникатимуть „малі” флуктуації на висхідних чи низхідних гілках, то це не повинно вплинути суттєво на обчислювану дату переходу.

Здійснено критичний аналіз основних методів з метою дослідження стійкості дат, що ними визначаються. Зазначено, що з точки зору кліматології (у вище запропонованому значенні поняття стійкості) стійкі дати визначаються лише методом гістограм. Але водночас, метод гістограм слабо придатний для вирішення задачі стосовно виявлення регулярних змін у досліджуваних кліматологічних характеристик. Зроблено висновок, що необхідність розробки методу, який був би оптимальним для вирішення цієї задачі, залишається.

Далі запропоновано власний метод, в основі якого лежить означення стійкого переходу, що органічно випливає із вище розглянутого трактування поняття стійкості. Зазначено, що означення є прийнятним як з точки зору кліматологічної стійкості, так і з точки зору стійкості у межах окремих років. Основне вихідне припущення: реальн